納米孔洞金屬-有機(jī)骨架空心球的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、納米孔洞金屬-有機(jī)骨架配合物(Metal-OrganicFrameworks，簡稱MOFs)是由金屬離子和多官能團(tuán)有機(jī)配體自組裝而成的晶體材料。由于該材料具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特殊、化學(xué)性質(zhì)多樣、比表面積大等特點(diǎn)，其在氣體存儲、吸附和分離、藥物緩釋、選擇性傳感等領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，近些年來，受到了科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。最近，合成各種形貌的MOFs材料激發(fā)了廣大科學(xué)工作者的極大興趣。迄今為止，在設(shè)計(jì)合成納米級的MOFs材料、基于MOFs的復(fù)合

2、材料、核-殼結(jié)構(gòu)材料等方面都取得了重大進(jìn)展，但是在合成MOFs空心球材料方面鮮有報(bào)道。空心球材料具有滲透性良好、密度低等特點(diǎn)，在光催化、能量存儲、可控緩釋、傳感等方面都具有廣泛的應(yīng)用前景，是一類具有良好應(yīng)用價(jià)值的材料。
　　 本論文中，我們以PS球?yàn)槟０?、通過層層自組裝法制備了單分散性良好、大小均一的MOFs空心球材料，并研究了該材料在藥物緩釋和催化方面的應(yīng)用。
　　 本論文研究內(nèi)容如下:
　　 1.在常溫下，首

3、先運(yùn)用簡單、可控的層層自組裝法，制備了PS@MIL-100(Fe)核-殼結(jié)構(gòu)材料，然后通過溶劑浸泡的方法，除去PS核，得到了MIL-100(Fe)空心球材料。所制備的MIL-100(Fe)空心球材料單分散性良好、大小均一，其殼層厚度與包裹層數(shù)呈良好的線性關(guān)系，因此，空心球的殼層厚度可以通過包裹層數(shù)來控制。MIL-100(Fe)空心球的比表面積（25℃，90層）為448.22m2/g，這大于由其他材料所制備的空心球的比表面積。MIL-10

4、0(Fe)不僅是無毒材料，而且具有良好的生物相容性，因此我們研究了該材料對藥物尼美舒利的緩釋性能。經(jīng)元素分析測定，MIL-100(Fe)空心球材料對尼美舒利的裝載量是0.31g/g，在37℃的生理鹽水中，藥物完全從MIL-100(Fe)空心球材料中釋放出來需要23天。
　　 2.為了進(jìn)一步證明通過簡單、可控的分步式合成法制備MOFs空心球是一種普遍的方法，也適用于制備其它的MOFs空心球材料，在相同的條件下，我們制備了Cu-BT

5、C空心球。從掃描電鏡圖和透射電鏡圖中可以看出，隨著包裹層數(shù)的增多，空心球的殼層厚度在不斷增加，因此，殼層厚度也是可以由包裹層數(shù)來控制的。與MIL-100(Fe)空心球相比，具有相同包裹層數(shù)的Cu-BTC空心球具有更厚的殼層厚度，這是由于兩種MOFs材料具有不同的晶格參數(shù)所致。結(jié)合Cu-BTC骨架中配位不飽和金屬活性位的存在，在常溫常壓下，進(jìn)行了Cu-BTC空心球?qū)Ρ郊状嫉拇呋趸瘜?shí)驗(yàn)。我們以水熱制備的Cu-BTC材料為參照，證明了Cu-

6、BTC空心球具有更好的催化效果。實(shí)驗(yàn)并進(jìn)一步進(jìn)行了Cu-BTC空心球的催化循環(huán)試驗(yàn)，驗(yàn)證了Cu-BTC空心球具有較為穩(wěn)定的催化氧化性質(zhì)。
　　 3.在已合成的MIL-100(Fe)空心球的基礎(chǔ)上，我們分別用直接還原法和微波輔助還原法合成了Ag/MOFs空心球。其中，用直接還原法制備的Ag/MOFs空心球，形成了Ag@MIL-100(Fe)核-殼空心結(jié)構(gòu)，Ag顆粒在100nm左右，可以用于選擇性催化等方面;用微波輔助還原法制備的A